Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY
PHN V : TNH TON KIM NGHIM TRC
1: Thit k trc
1.1 - Chọn vật liệu
Vật liệu dùng để chế tạo trục cần có độ bền cao, ít nhạy cảm với sự tập trung ứng suất
dễ gia công và có thể nhiệt luyện dễ dàng. Cho nên thép cacbon và thép hợp kim là những
vật liệu chủ yếu để chế tạo trục. Việc lựa chọn thép hợp kim hay thép cacbon tuy thuộc
điều kiện làm việc trục đó có chịu tải trọng lớn hay không.
Đối với trục của hộp giảm tốc làm việc trong điều kiện chịu tải trọng trung bình thì ta
chọn vật liệu làm trục là thép C45 thờng hoá có cơ tính nh sau tra b ng 6.1.tr 92 -
TTTKHDĐCK tập 1, ta có các thông số của vật liệu chế tạo trục nh sau:

b
= 600 Mpa;
ch
= 340 Mpa; Với độ cứng là 200 HB.
ứng suất xoắn cho phép [] = 15 ữ 30 Mpa tuỳ thuộc vào vị trí đặt lực ta đang xét
1.2 -Xác định sơ bộ đờng kính trục
Đờng kính các trục thứ k trong hộp giảm tốc có thể đợc chọn gần đúng theo công thức
sau:
d
sb
k

3
].[2,0

k
T

Trong đó: T

k
- mô men xoắn của trục thứ k;
T
I
= 32167,38 ( Nmm);
T
II
= 123338,78 ( Nmm)
[] - ứng suất xoắn cho phép ứng với vật liệu là thép 45, [] = (1530) Mpa, ta
chọn [] = 20 MPa.
d
sb
I


3
0,2.[ ]
I
T

= = 20,03 (mm); lấy d
sb
I

= 25 (mm)
d
sb
II

3

0,2.[ ]
II
T

= = 31,36 (mm); lấy d
sb
II
= 35(mm)
1.3 : xỏc nh khong cỏch gia cỏc gi v im t lc
Tra bng (10.2) trang 189 ti liu 1 . Da vo ng kớnh s b ca cỏc trc va tớnh
toỏn ta xỏc nh c gn ỳng chiu rng ca ln
- Vi = 25mm = 17mm
- Vi = 35mm = 21mm
GVHD: Nguyn Minh Tun
SVTH: Chu Vn Tnh
Lp: CT K7
Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY
Theo cụng thc (10.10) trang 98 ti liu 1 ta xỏc nh c chiu di may bỏnh ai ,
bỏnh rng , a xớch
l
mki
= (1,21,5)d
k

Trong đó: d
k
-là đờng kính của trục th k ;
Chiều dài mayơ đĩa xích: l
m22
=(1,21,5).35 = (4252,5) mm ;

lấy l
m22
=45 (mm);
Chiều dài mayơ bánh đai bị dẫn: l
m12
=(1,21,5). 25 = (30 37,5) mm;
lấy: l
m12
= 35 (mm);
Chiều dài mayơ bánh răng trụ răng nghiêng nhỏ:
l
m13
= (1,21,5). 25 = (3037,5) mm; lấy l
m13
= 35 (mm);
Chiều dài mayơ bánh răng trụ răng nghiêng lớn:
l
m23
= (1,21,5). 35 = (4252,5) mm; lấy l
m23
= 50 (mm);
- Tra bảng 10. 3 ti liu 1 trang 189, ta có:
+ Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng
cách giữa các chi tiết quay:
k
1
= (815) mm; lấy k
1
= 10 (mm);
+ Khoảng cách từ mặt cạnh của ổ đến thành trong của hộp:

k
2
= (515) mm; lấy k
2
= 9 (mm);
+ Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến nắp ổ:
k
3
= (1020) mm; lấy k
3
= 15 (mm);
+ Chiều cao nắp ổ và đầu bu lông:
h
n
= (1520) mm; lấy h
n
=18 (mm)
- Xác định chiều dài của các đoạn trục:
Theo bảng 10. 4 ti liu 1 , xét với trờng hợp hộp giảm tốc bánh răng trụ một cấp , ta có
các kết quả nh sau:
+ Đối với trục I:
l
12
= -l
c12
= 0,5(l
m12
+ b
o1
) + k

3
+ h
n
l
12
= 0,5(45 + 17) + 15 + 18 = 64 (mm)
Chn l
12
= 64(mm)
l
13
=0,5(l
m13
+b
01
) + k
1
+k
2
=0,5(35+17)+10+9= 45 (mm)
Chn l
13
=45(mm)
l
11
=2l
13
=2.45=90 (mm)
Chn l
11

=90(mm)
+ Đối với trục II:
(mm)

l
22
= l
c22
= 0,5(l
m22
+ b
o2
) + k
3
+ h
n
l
22
= 0,5(45 + 21) + 15 + 18 = 66 (mm)
Chn l
22
= 66(mm
GVHD: Nguyn Minh Tun
SVTH: Chu Vn Tnh
Lp: CT K7
Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

S¬ ®å x¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch cña hép gi¶m tèc
D
II

P
V
I
III
0
S¬ ®å chiÒu quay cña c¸c trôc
GVHD: Nguyễn Minh Tuấn
SVTH: Chu Văn Tĩnh
Lớp: CT K7
Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY
F
a2
F
a1
F
r1
F
r2
F
t1
n
1
n
2
Frd1
Frx2
F
t1
F
t2

z
x
y
Sơ đồ phân tích lực đặt lên trục I và trục II
1.4 : Xác định đờng kính và chiều dài các đoạn trục
1.4.1: Tính cho trục I
a. Xác định các lực tác dụng lên trục I
- Các lực tác dụng lên trục I gồm có:
+ Mômen xoắn trờn trục I, T
I
= 32167,38 (Nmm);
+Lực vòng:
F
t1
=
1
2.
I
w
T
d
= =1072,25 N
+ Lực hớng kính:
F
r1
= F
t1
. tg
tw
/ cos

F
r1
= 1072,25. Tg20,36 / cos14,50
0
= 411 N
GVHD: Nguyn Minh Tun
SVTH: Chu Vn Tnh
Lp: CT K7
Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY
+Lực dc trục:


F
a1
=F
t1
. tg
F
a1
=1072,25. Tg14,50 = 277,3 N
- Lực của bánh đai tác dụng lên trục:
do đờng nối tâm của bộ truyền đai làm với phơng ngang 1 góc = 45
o
do đó lực F
R
từ
bánh đai tác dụng lên trục đợc phân tích thành hai lực:
= F
rd.
sin = 855,44.sin = 604,89(N)

= F
rd.
cos = 855,44.cos = 604,89 (N)
Tính phản lực tại các gối đỡ A và C:
- Giả sử chiều của các phản lực tại các gối đỡ A và C theo hai phơng x và y nh hình
vẽ. Ta tính toán đợc các thông số nh sau:
+ Phản lực theo phơng của trục x:
F
x
= X
A
-F
t1
+ X
C
- F
rdx
= 0
m
A
y
= F
t1
.(l
11
-l
13
) - X
C
.l

11
+ F
rdx
.(l
11
+l
12
) = 0
X
C
=== 1571,16



X
A
= F
t1
- X
C
+ F
rdx
=1072,25 -1571,16 + 604,89 = 105,98

chiều X
A
, X
C
ó chn l ỳng
+ Phản lực theo phơng y

Fy = -Y
A
+ F
r1
-Y
C
- F
rdy
= 0
m
Ax
= -F
r1
.l
13
+Y
C
.l
11
+ F
rdy
.(l
11
+l
12
) + F
a1
.= 0
Y
C

=== -921,97
Y
A
= F
r1
-Y
C
- F
rdy
= 411 - (-921,97) - 604,89 = 728,08
chiều Y
A
ó chn l ỳng
chiều ỳng caY
C
ngc chiu ó chn
GVHD: Nguyn Minh Tun
SVTH: Chu Vn Tnh
Lp: CT K7
Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY
b :Tính đờng kính của trục 1
Theo phần chọn sơ bộ đờng kính trục, ta có d
sb
I
= 25(mm), vật liệu chế tạo
trục là thép 45, tôi cải thiện, có
b
600 MPa; theo bảng 10. 5 ti liu 1, ta có trị số của
ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo trục là:
[] = 63 MPa.

Đờng kính tại các mặt cắt trên trục đợc xác định theo công thức:
d =
3
].[1,0

td
M

Trong đó:
M
td
- Mô men tơng đơng trên các mặt cắt, đợc tính theo công thức sau:
M
td
=
222
.75,0
zyx
MMM ++

Xét các mặt cắt trên trục I:
+ Xét mặt cắt trục tại điểm D - điểm có lắp then với bánh đai bị động của bộ truyền:
- Mô men uốn = = 0
- Mô men xoắn = T
I
= 32167,38 (Nmm);
- Mô men tơng đơng trên mặt cắt D:
- = 27857,77(Nmm)
- Kích thớc của trục tại mặt cắt D: d
D

= = 16,41(mm)
- Do mặt cắt tại D có rãnh then nên đờng kính trục cần tăng thêm 4%, theo đó ta tính
đợc đờng kính của trục tại mặt cắt 12 là:
d
D
= 16,41 + 0,04. 16,41 = 17,07 (mm); ta chọn d
D
= 20(mm)
+ Xét mặt cắt trục tại điểm C - điểm có lắp vòng bi với lỗ của hộp giảm tốc:
- Mô men uốn M
C
y
= .l
12
= 604,89. 64 = 38712,96 (Nmm);
- Mô men uốn M
C
x
= . l
12
= 604,89. 64 = 38712,96(Nmm);
- Mô men xoắn T
C
z
= 32167,38(Nmm);
- Mô men tơng đơng trên mặt cắt C:
M
C
td
=


= 61428,35 (Nmm);
- Kích thớc của trục tại mặt cắt C: d
C
=

= 21,36 (mm)
Ta chọn d
C
=25(mm)
+ Xét mặt cắt trục tại điểm B - điểm có lắp bánh răng với trục của hộp giảm tốc:
- trớc B:
B
x
M
= Y
A
.l
13
= 728,08. 45 =32763,6(Nmm)
Tại B:
- Mô men uốn: = X
A
.l
13
= 105,98.45 = 4769,1 (Nmm)
- Mô men uốn:

= . - . = 24444,6 Nmm
GVHD: Nguyn Minh Tun

SVTH: Chu Vn Tnh
Lp: CT K7
Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY
- Mô men xoắn T
B
z
= 32167,38 (Nmm);
- Mô men tơng đơng trên mặt cắt B:
-
B
td
M
= = 43269,54 (Nmm);
- Kích thớc của trục tại mặt cắt B: d
B
= = 19 (mm). Do tại điểm B có lắp thêm then
lên kích thớc của trục phải tăng thêm 4%, theo đó kích thớc của trục tại điểm B là:
d
B
= 19 + 19.0,04 = 19,76 (mm)
Ta chọn d
B
=30 mm
+ Xét mặt cắt trục tại vị trí lắp ổ bi A với hộp giảm tốc :
- Mô men uốn M
A
y
= 0 (Nmm);
- Mô men uốn M
A

x
=0 (Nmm);
- Mô men xoắn T
A
z
= 0 (Nmm);
- Mô men tơng đơng trên mặt cắt A:
M
A
td
= 0 (Nmm);
- Kích thớc của trục tại mặt cắt A: d
A
= 0 (mm)
Ta chọn đờng kính trục tại điểm A bằng đờng kính trục tại điểm C, do vậy:
d
A
= d
C
= 25 (mm)
GVHD: Nguyn Minh Tun
SVTH: Chu Vn Tnh
Lp: CT K7
Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
GVHD: Nguyễn Minh Tuấn
SVTH: Chu Văn Tĩnh
Lớp: CT K7
Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY
1.4.2 : Tớnh cho trc II


Lợc đồ lực tác dụng lên trục II
a : Xác định các lực tác dụng lên trục II
- Các lực tác dụng lên trục II gồm có:
+ Mômen xoắn trờn trục II, T
II
= 123338,78 (Nmm);
+Lực vòng:
F
t2
= = 1072,25
+ Lực hớng kính:
F
r2
= = 411 N

+Lực dc trục:


F
a2
= = 277,3 N
Mặt khác:
rx
F
uuur
=
rxx
F
uuuuur
+

rxy
F
uuuuur

F
rxy
= F
rx
.cos45
o
= 695,88.cos45 = 492,06 N
F
rxx
= F
rx
.sin45
o
= 695,88.sin45 492,06 N
Ap dụng phơng trình cân bằng tĩnh học cho trục II ta có:
Theo phng X ta cú :
= F
rxx
- X
F
+ F
t2
- X
H
=0
= . + = 0


Vy chiều X
F
, đúng với chiều đã chọn.
Theo phng Y ta cú:
= + = 0

= = 0
GVHD: Nguyn Minh Tun
SVTH: Chu Vn Tnh
Lp: CT K7
Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

Vậy chiều của Y
F
ngược với chiều đã chọn.Y
H
®óng víi chiÒu ®· chän.
b: Tính đường kính trục II
- Theo phần chọn sơ bộ đường kính trục ta có: d
sb
II
= 35(mm), vật liệu chế tạo trục là
thép 45, tôi cải thiện, có σ
b
≥ 600 MPa, ; theo bảng 10. 5 - tr 195 - Tài liệu [1], ta có trị số
của ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo trục là: [σ] = 63MPa.
Đường kính tại các mặt cắt trên trục được xác định theo công thức (10.17) trang 194
d =
3

].[1,0
σ
td
M
(4-1)
Trong đó: M
td
- Mô men tương đương trên các mặt cắt, được tính theo công thức sau:
M
td
=
222
.75,0
zyx
MMM ++
(4-2)
• Xét các mặt cắt trên trục II:
+ Xét mặt cắt trục tại điểm H - điểm có lắp ổ lăn với vỏ của hộp giảm tốc;
- Mô men uốn
H
x
M
=
H
y
M
= 0
- Mô men xoắn
H
T

= 0
- M
td
=0 = 0
-
+ Xét mặt cắt trục tại điểm G - điểm có bố trí rãnh then lắp bánh răng nghiêng lớn:
- Mô men uốn
G
y
M
= X
H
.l
23
= 175,28.45 = 7887,6 (Nmm);
- Mô men uốn
G
x
M
:
Ph¶i G:
GVHD: Nguyễn Minh Tuấn
SVTH: Chu Văn Tĩnh
Lớp: CT K7
Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
G
x
M
= Y
H

.l
23
= 936,08.45 = 42123,6 (Nmm)
T¹i G:
G
x
M
= = 936,08.45 - 277,3.(Nmm)
Mô men xoắn T = 123338,78 (Nmm);
- Mô men tương đương trên mặt cắt G:

G
td
M
= = 115091,06(Nmm);
- Kích thước của trục tại mặt cắt G:
- d
G
= = 26,34 (mm)
- Do mặt cắt tại G có rãnh then nên đường kính trục cần tăng thêm 4%, theo đó ta
tính được đường kính của trục tại mặt cắt G là:
d
G
= 26,34 + 0,04.26,34 = 27,39 (mm) ; ta chọn d
G
= 40 (mm)
+ Xét mặt cắt trục tại điểm F - điểm có lắp vòng bi với lỗ của hộp giảm tốc:
- Mô men uốn
F
x

M
= = 492,06.66 = 32475,96 (Nmm)
- Mô men uốn
F
y
M
:

F
y
M
= = 492,06.66 = 32475,96 (Nmm);
- Mô men xoắn T = 123338,78 (Nmm);
- Mô men tương đương trên mặt cắt F:
= = 116270,02 (Nmm);
- Kích thước của trục tại mặt cắt F: d
F
= = 26,43 (mm);
- Như vậy để tăng khả năng công nghệ trong quá trình chế tạo trục, và đồng bộ khi
chọn ổ lăn, ta chọn kích thước của ngõng trục tại F và H là như nhau:
d
F
= d
H
= 35(mm).
+ Xét mặt cắt trục tại vị trí lắp bánh xích E:
GVHD: Nguyễn Minh Tuấn
SVTH: Chu Văn Tĩnh
Lớp: CT K7
Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

- Mô men uốn
E
x
M
= 0;
- Mô men uốn
E
y
M
= 0;
- Mô men xoắn T= 123338,78 (Nmm);
- Mô men tương đương trên mặt cắt E:
= = 106814,52 (Nmm);
Kích thước của trục tại mặt cắt E:
- d
E
= = 25,69 (mm)
- Do tại mặt cắt E có lắp bánh xích, cần có rãnh then nên kích thước của trục phải
tăng thêm 4%, theo đó kích thước của trục tại mặt cắt K là:
d
E
= 25,69 + 0,04. 25,69 = 26,72 (mm)
Tra bảng 10.5 : chọn d
E
= 30(mm).
GVHD: Nguyễn Minh Tuấn
SVTH: Chu Văn Tĩnh
Lớp: CT K7
Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY


2 :TÝnh kiÓm nghiÖm trôc vÒ ®é bÒn mái.
- KÕt cÊu cña trôc võa thiÕt kÕ ®¶m b¶o ®îc ®é bÒn mái nÕu hÖ sè an toµn t¹i c¸c tiÕt
diÖn nguy hiÓm tháa m·n ®iÒu kiÖn sau ®©y: công thức (10.19) trang 195
GVHD: Nguyễn Minh Tuấn
SVTH: Chu Văn Tĩnh
Lớp: CT K7
Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY
s
j
=
22
.
jj
jj
ss
ss


+
[s] (4 -3)
Trong đó :
[s] - hệ số an toàn cho phép, [ s] =(1,5.2,5); lấy [s]=2
s

j
, s

j
- hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng
suất tiếp tại mặt cắt j.

s

j
=




mjajdj
K +

.
1
(4 -4)
s

j
=
mjajdj
K



+
1
(4 -5)
Với
-1
,
-1

- giới hạn mỏi và xoắn ứng với chu kỳ đối xứng, với thép 45 có
b
= 600
MPa;

-1
= 0,436.
b
= 0,436. 600 = 261,6 MPa

-1
= 0,58.
-1
= 0,58. 261,6 = 151,73 MPa


,

- hệ số kể đến ảnh hởng của trị số ứng suất trung bình tới độ bền mỏi,
bảng 10. 7 [II] , với
b
= 600 MPa, ta có:


= 0,05 ;

= 0
- Đối với trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng nên:

mj

= 0 ;
ạ
=
maxj
=
j
j
W
M
(4 -6)
-
a
,
a
,
m
là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và tiếp tại mặt cắt mà ta
đang xét. Khi trục quay một chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động,
do vậy:

mj
=
ạj
=
2
max j

=
oj
j

W
T
.2
(4 -7)
Với W
j
, W
oj
- mô men cản uốn và mô men cản xoắn tại mặt cắt đang xét.
Ta kiểm nghiệm cho mặt cắt tại điểm có lắp bánh răng trên trục I - vị trí điểm B:
Từ công thức (III -12), với:
= = = 33108,88 (Nmm);
W
B
=
3
.
32
B
d

- = - = 2635,51 (mm
3
)
GVHD: Nguyn Minh Tun
SVTH: Chu Vn Tnh
Lp: CT K7
Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY
Tra bng 9.1a ti liu 1 trang 173 ta cú :
b = 8 mm ; t

1
= 4 mm ;

aB
= = 12,56 (N/mm
2
)
Từ công thức (III -14), với:
T
B
= T
I
= 32167,38 (Nmm);
W
0
B
=
3
.
16
B
d


- = 5284,88 (mm
3
)

aB
=

mB
=
0
2.
B
B
T
W
= = 3,04 (N/mm
2
)
Hệ số K

dj
và K

dj
đợc xác định theo các công thức sau:
K

dj
=
y
x
K
K
K
1+




(4 -8)
K

dj
=
y
x
K
K
K
1+



(4 -9)
Trong đó:
K
x
- hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt phụ thuộc vào phơng pháp gia
công và độ nhẵn bóng bề mặt. Theo bảng (10. 8) ti liu 1 trang 197 , ta có :
K
x
= 1,06 , với
b
= 600 MPa, tiện đạt R
a
2,50,63;
K
y

- hệ số tăng bền bề mặt trục, tra bảng 10. 9 ti liu 1trang 197, ta chọn với phơng
pháp gia công tăng bền bề mặt bằng tôi bằng dòng điện tần số cao, ta có: K
y
= 1,65


,


- hệ số kể đến ảnh hởng kích thớc mặt cắt trục, đối với trục làm bằng vật liệu
thép các bon có đờng kính d =30 (mm), theo bảng 10. 10 ti liu 1 trang 198 , ta có:


= 0,88 ,

= 0,81 ;
K

, K

- trị số của hệ số tập trung ứng suất thực tế trên bề mặt trục, đối với trục có
rãnh then và gia công bằng dao phay ngón. Theo bảng 10. 12 ti liu 1 trang 199 , ta có:
K

= 1,76 ; K

= 1,54;
Thay các giá trị trên vào (4-8) và (4-9), ta đợc:
K


dj
= = 1,25
K

dj
= = 1,19
Thay các kết quả trên vào công thức (4-4) và (4-5), ta tính đợc:
s

j
= = 16,66
s

j
= = 41,94
Theo (VI -10), ta tính đợc: s = = 15,48 > [s] = 2.
GVHD: Nguyn Minh Tun
SVTH: Chu Vn Tnh
Lp: CT K7
Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY
Ta kiểm nghiệm cho mặt cắt tại điểm có lắp Vòng bi với lỗ hộp giảm tốc trên trục
- vị trí điểm C:
M
C
u
=
2 2
( ) ( )
C C
x y

M M
+
= = 54748,39(Nmm)
W
C
=
3
.
32
C
d

- =
3
.25
32

- = 1519,76(mm
3
)

aC
= = 36,02(N/mm
2
)
T
C
= T
I
= 32167,38 (Nmm);

W
0
C
=
3
.
16
C
d


- = 3052,97(mm
3
)

aC
=
mC
=
0
2.
C
C
T
W
= = 5,27(N/mm
2
)
Hệ số K


dj
và K

dj
đợc xác định theo các công thức sau:
K

dj
=
y
x
K
K
K
1+



(4 -10)
K

dj
=
y
x
K
K
K
1+




(4 -11)
Trong đó:
K
x
- hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt phụ thuộc vào phơng pháp gia
công và độ nhẵn bóng bề mặt. Theo bảng 10. 8 , ta có :
K
x
= 1,06 , với
b
= 600 MPa, tiện đạt R
a
2,50,63;
K
y
- hệ số tăng bền bề mặt trục, tra bảng 10. 9 , ta chọn với phơng pháp gia công tăng
bền bề mặt bằng tôi bằng dòng điện tần số cao, ta có: K
y
= 1,65


,


- hệ số kể đến ảnh hởng kích thớc mặt cắt trục, đối với trục làm bằng vật liệu
thép các bon có đờng kính d =25 (mm), theo bảng 10. 10 , ta có:



= 0,92 ,

= 0,89 ;
K

, K

- trị số của hệ số tập trung ứng suất thực tế trên bề mặt trục, đối với trục có
rãnh then và gia công bằng dao phay ngón. Theo bảng 10. 12 , ta có:
K

= 1,76 ; K

= 1,54;
Thay các giá trị trên vào (4 -8) và (4 -9), ta đợc:
GVHD: Nguyn Minh Tun
SVTH: Chu Vn Tnh
Lp: CT K7
Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY
K

dj
=
1,76
1,06 1
0,92
1,65
+
= 1,19
K


dj
=
1,54
1,06 1
0,98
1,65
+
= 0,98
Thay các kết quả trên vào công thức (4 -4) và (4 -5), ta tính đợc:
s

j
= = 6,10
s

j
= = 29,38
Theo (4 -3), ta tính đợc: s = = 5,97 > [s] = 2.
Ta kiểm nghiệm cho mặt cắt tại điểm có lắp bỏnh rng trên trục II - vị trí điểm G:
Từ công thức (III -3), với:
=
2 2
( ) ( )
G G
x y
M M
+
= = 42855,71 (Nmm);
W

G
=
3
.
32
G
d

- = (mm
3
)

aG
= = 6,85 (N/mm
2
)
Từ công thức (III -5), với:
T
G
= T
II
= 123338,78 (Nmm);
W
0
G
=
3
.
16
G

d

- = 12533,75 (mm
3
)

aG
=
mG
= = = 4,92 (N/mm
2
)
Hệ số K

dj
và K

dj
đợc xác định theo các công thức sau:
K

dj
=
y
x
K
K
K
1+




(4 -12)
K

dj
=
y
x
K
K
K
1+



(4 -13)
GVHD: Nguyn Minh Tun
SVTH: Chu Vn Tnh
Lp: CT K7
Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY
Trong đó:
K
x
- hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt phụ thuộc vào phơng pháp gia
công và độ nhẵn bóng bề mặt. Theo bảng 10. 8 , ta có :
K
x
= 1,06 , với
b

= 600 MPa, tiện đạt R
a
2,50,63;
K
y
- hệ số tăng bền bề mặt trục, tra bảng 10. 9 , ta chọn với phơng pháp gia công tăng
bền bề mặt bằng tôi bằng dòng điện tần số cao, ta có: K
y
= 1,65


,


- hệ số kể đến ảnh hởng kích thớc mặt cắt trục, đối với trục làm bằng vật liệu
thép các bon có đờng kính d =40 (mm), theo bảng 10. 10 , ta có:


= 0,85,

= 0,78;
K

, K

- trị số của hệ số tập trung ứng suất thực tế trên bề mặt trục, đối với trục có
rãnh then và gia công bằng dao phay ngón. Theo bảng 10. 12 , ta có:
K

= 1,76 ; K


= 1,54;
Thay các giá trị trên vào (III -6) và (III -7), ta đợc:
K

dj
= = 1,29
K

dj
= = 1,23
Thay các kết quả trên vào công thức (III -2) và (III -3), ta tính đợc:
s

j
= = 29,6
s

j
= = 25,07
Theo (4 -3), ta tính đợc: s = = 19,13 > [s] = 2.
Ta kiểm nghiệm cho mặt cắt tại điểm F có vòng bi với lỗ của hộp giảm tốc trên
trục II:
Từ công thức (III -3), với:
=
2 2
( ) ( )
F F
x y
M M

+
= = 45927,94(Nmm);
W
F
=
3
.
32
F
d

- =4185,68 (mm
3
)

aF
= = 10,97 (N/mm
2
)
Từ công thức (III -5), với:
T
F
= T
II
= 123338,78 (Nmm);
W
0
F
=
3

.
16
F
d


- = 8392,79 (mm
3
)

aF
=
mF
=
0
2.
F
F
T
W
= = 7,35 (N/mm
2
)
Hệ số K

dj
và K

dj
đợc xác định theo các công thức sau:

GVHD: Nguyn Minh Tun
SVTH: Chu Vn Tnh
Lp: CT K7
Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY
K

dj
=
y
x
K
K
K
1+



(4 -14)
K

dj
=
y
x
K
K
K
1+




(4 -15)
Trong đó:
K
x
- hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt phụ thuộc vào phơng pháp gia
công và độ nhẵn bóng bề mặt. Theo bảng 10. 8 , ta có :
K
x
= 1,06 , với
b
= 600 MPa, tiện đạt R
a
2,50,63;
K
y
- hệ số tăng bền bề mặt trục, tra bảng 10. 9 , ta chọn với phơng pháp gia công tăng
bền bề mặt bằng tôi bằng dòng điện tần số cao, ta có: K
y
= 1,65


,


- hệ số kể đến ảnh hởng kích thớc mặt cắt trục, đối với trục làm bằng vật liệu
thép các bon có đờng kính d =35 (mm), theo bảng 10. 10 , ta có:


= 0,88 ,


= 0,81 ;
K

, K

- trị số của hệ số tập trung ứng suất thực tế trên bề mặt trục, đối với trục có
rãnh then và gia công bằng dao phay ngón. Theo bảng 10. 12 , ta có:
K

= 1,76 ; K

= 1,54;
Thay các giá trị trên vào (4 -14) và (4 -15), ta đợc:
K

dj
=
1,76
1,06 1
0,88
1,65
+
= 1,25
K

dj
=
1,54
1,06 1

0,81
1,65
+
= 1,19
Thay các kết quả trên vào công thức (4 -4) và (4 -5), ta tính đợc:
s

j
= = 19,08
s

j
= = 17,35
Theo (VI -10), ta tính đợc: s = = 12,84 > [s] = 2.
Vậy trục I và trục II đảm bảo độ bền mỏi.
3 : Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh
Để tránh biến dạng dẻo quá lớn hoặc phá hỏng trục do quá tải đột ngột, ta cần tiến hành
kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh theo công thức:

td
=
22
3

+
[] (4 -16)
GVHD: Nguyn Minh Tun
SVTH: Chu Vn Tnh
Lp: CT K7
Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY

Trong đó: =
3
max
.1,0 d
M
(4 -17)
=
3
max
.2,0 d
T
(4 -18)
M
max
, T
max
- mô men uốn lớn nhất và mô men xoắn lớn nhất tại mặt cắt nguy hiểm
lúc quá tải. Theo biểu đồ mô men, ta có: Kqt = 1,4 ;
M
max
= M
u
. Kqt
T
max
= T. Kqt
[] = 0,8.
ch
, với thép 45 thờng hóa có:
ch

= 340 MPa;
[] = 0,8. 340 = 272 MPa.
a) Kiểm nghiệm cho trục I:
Mặt cắt nguy hiểm của trục I là tại vị trí B, với:
M
max
= M
B
u
. K
qt
= 33108,88. 1,4 = 46352,43 (Nmm)
T
max
= T
I
. K
qt
= 32167,38. 1,4 = 45034,33 (Nmm)
Cú d
B
= 30 (mm)
= = 17,18 (N/mm
2
)
= = 16,68 (N/mm
2
)
Thay vào công thức (4 -16), ta tính đợc:


td
= = 33,61 (MPa) < [] = 272 (MPa).
-Mặt cắt nguy hiểm của trục I là tại vị trí C, với:
M
max
= M
C
u
. K
qt
= 54748,39. 1,4 = 76647,75(Nmm)
T
max
= T
I
. K
qt
= 32167,38. 1,4 = 45034,33 (Nmm)
d
C
= 25 (mm)
= = 49,05 (N/mm
2
)
= =28,82 (N/mm
2
Thay vào công thức (4 -16), ta tính đợc:

td
= = 69,98 (MPa) < [] = 272 (MPa).

b>Kiểm nghiệm cho trục II:
Mặt cắt nguy hiểm của trục II là tại vị trí G, với:
M
max
= M
G
u
. K
qt
= 42123,6. 1,4 = 58973,04 (Nmm)
T
max
= T
II
. K
qt
= 123338,78. 1,4 = 172674,29 (Nmm)
d
B
= 40 (mm)
GVHD: Nguyn Minh Tun
SVTH: Chu Vn Tnh
Lp: CT K7
Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY
= = 9,21(N/mm
2
)
= = 26,98 (N/mm
2
)

Thay vào công thức (4 -16), ta tính đợc:

td
= = 47,63(MPa) < [] = 272 (MPa).
Mặt cắt nguy hiểm của trục II là tại vị trí F, với:
M
max
= M
F
u
. K
qt
= 45927,94. 1,4 = 64299,12(Nmm)
T
max
= T
II
. K
qt
= 123338,78. 1,4 = 172674,29 (Nmm)
d
F
= 35 (mm)
= = 15 (N/mm
2
)

= = 40,27 (N/mm
2
)

Thay vào công thức (4 -16), ta tính đợc:

td
= = 71,34 (MPa) < [] = 272 (MPa).
Vậy trục I và trục II đảm bảo độ bền tĩnh.
PHN VI TNH CHN THEN
6.1:Chn then cho trc I
+Đờng kính trục tại vị trí lắp bánh răng nghiêng nhỏ d = 30 (mm), theo bảng 9.1a ti
liu 1 trang 173 , ta có các kích thớc của then nh sau:
b = 8 (mm), h =7 (mm), t
1
=4 (mm), t
2
= 2,8 (mm)
bán kính góc lợn cả rãnh r: r
max
= 0,25 (mm) , r
min
= 0,16 (mm)
Từ phần tính toán của trục, ta có chiều dài moay ơ của bánh răng ngiờng nh là:
l
m13
= 35 (mm)
Với l
t1
= (0,80,9)l
m13
= (2831,5) mm
Theo tiêu chuẩn, tra bảng 9.1a ti liu 1 trang 173 , ta có chiều dài của then là: l
t1

= 28
(mm).
GVHD: Nguyn Minh Tun
SVTH: Chu Vn Tnh
Lp: CT K7
Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY
Kiểm nghiệm sức bền dập cho then theo công thức:

d
=
1
2.
. .( )
I
t
T
d l h t
[
d
]
Trong đó: T
I
= (Nmm);
l
t
= l
t1
- b = 28 - 8 = 20 (mm) - chiều dài làm việc của then;
[
d

] - ứng suất dập cho phép, theo bảng 9. 5 ti liu 1 trang 178 , có [
d
]
=100 (MPa) va đập nh

d
= = 35,74 (MPa) <[] = 100 (MPa)
Vậy then đảm bảo điều kiện bền dập.
Kiểm nghiệm sức bền cắt cho then:

c
=
bld
T
t
I

.2
[
c
]
Thay các giá trị vào công thức ta có:

c
= = 13,40 (MPa)
Với [
c
] ứng suất cắt cho phép, [
c
] = (6090) Mpa


c
< [
c
] ; Vậy then đảm bảo diều kiện bền cắt.
+ Đờng kính trục tại vị trí lắp bánh đai bị dẫn d = 20 (mm), theo bảng 9.1a ti liu 1
trang 173, ta có các kích thớc của then nh sau:
b = 6 (mm), h = 6 (mm), t
1
= 3,5 (mm), t
2
= 2,8 (mm)
bán kính góc lợn cả rãnh r: r
max
= 0,25 (mm) , r
min
= 0,16 (mm)
Từ phần tính toán của trục, ta có chiều dài moay ơ của bánh đai bị dẫn là:
l
m12
= 35 (mm)
Vi l
t1
= (0,80,9)l
m12
= (2831,5) mm
Chọn l
t1
=28 mm
Kiểm nghiệm sức bền dập cho then theo công thức:


d
=
).(.
.2
1
thld
T
t
I

[
d
]
Trong đó: T
I
= 32167,38 (Nmm);
l
t
= l
t1
- b = 28 - 6 = 22 (mm) - chiều dài làm việc của then;
GVHD: Nguyn Minh Tun
SVTH: Chu Vn Tnh
Lp: CT K7
Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY
[
d
] - ứng suất dập cho phép, theo bảng 9. 5 trang 178 , có [
d

] = 100
(MPa) va đập nh

d
= = 58,49 (MPa) <[] = 100 (MPa)
Vậy then đảm bảo điều kiện bền dập.
Kiểm nghiệm sức bền cắt cho then:

c
=
bld
T
t
I

.2
[
c
]
Thay các giá trị vào công thức ta có:

c
= = 24,37(MPa)
Với [
c
] ứng suất cắt cho phép, [
c
] = (6090) MPa

c

< [
c
] ; Vậy then đảm bảo diều kiện bền cắt.
6.2:Chọn then cho trục II
+ Đờng kính trục tại vị trí lắp bánh răng nghiêng lớn d = 40 (mm), theo bảng 9.1a ti liu
1 trang 173, ta có các kích thớc của then nh sau:
b = 12 (mm), h = 8 (mm), t
1
= 5 (mm), t
2
= 3,3 (mm)
bán kính góc lợn cả rãnh r: r
max
= 0,4 (mm) , r
min
= 0,25 (mm)
Từ phần tính toán của trục, ta có chiều dài moay ơ của bánh răng ngiờng ln là:
l
m23
= 50 (mm)
Với l
t1
= (0,80,9)l
m23
= (4045) mm
Theo tiêu chuẩn, tra bảng 9. 1a ti liu 1 trang 173 , chn l
t1
= 40(mm).
Kiểm nghiệm sức bền dập cho then theo công thức:


d
=
).(.
.2
1
thld
T
t
II

[
d
]
Trong đó: T
II
= 123338,78(Nmm);
l
t
= l
t1
- b = 40 - 12 = 28 (mm) - chiều dài làm việc của then;
[
d
] - ứng suất dập cho phép, theo bảng 9. 5 trang 178 , có [
d
] =100
(MPa)

d
= = 73,42 (MPa) <[] = 100 (MPa)

Vậy then đảm bảo điều kiện bền dập.
Kiểm nghiệm sức bền cắt cho then:
GVHD: Nguyn Minh Tun
SVTH: Chu Vn Tnh
Lp: CT K7
Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY

c
=
bld
T
t
II

.2
[
c
]
Thay các giá trị vào công thức ta có:

c
= = 18,35 (MPa)
Với [
c
] : ứng suất cắt cho phép, [
c
] = (6090) MPa

c
< [

c
] ; Vậy then đảm bảo diều kiện bền cắt.
+ Đờng kính trục tại vị trí lắp bánh xích dẫn d = 35 (mm), theo bảng 9.1a , ta có các kích
thớc của then nh sau:
b = 10 (mm), h = 8 (mm), t
1
= 5 (mm), t
2
= 3,3 (mm)
bán kính góc lợn cả rãnh r: r
max
= 0,4 (mm) , r
min
= 0,25 (mm)
Từ phần tính toán của trục, ta có chiều dài moay ơ của bánh xớch dẫn là:
l
m22
= 45 (mm)
Với l
t1
= (0,80,9)l
m22
= (3640,5) mm
Theo tiêu chuẩn, tra bảng 9. 1a ti liu 1 trang 173 , ta có chiều dài của then là: l
t1
=
40 (mm).
Kiểm nghiệm sức bền dập cho then theo công thức:

d

=
).(.
.2
1
thld
T
t
II

[
d
]
Trong đó: T
II
= 123338,78 (Nmm);
l
t
= l
t1
- b = 40 - 10 = 30 (mm) - chiều dài làm việc của then;
[
d
] - ứng suất dập cho phép, theo bảng 9. 5 ti liu 1 trang 178 , có [
d
]
=100 (MPa)

d
= = 78,31 (MPa) < [] = 100 (MPa)
Vậy then đảm bảo điều kiện bền dập.

Kiểm nghiệm sức bền cắt cho then:

c
=
bld
T
t
II

.2
[
c
]
Thay các giá trị vào công thức ta có:

c
= = 23,49 (MPa)
Với [
c
] - ứng suất cắt cho phép, [
c
] = (6090) MPa

c
< [
c
] ; Vậy then đảm bảo diều kiện bền cắt.
GVHD: Nguyn Minh Tun
SVTH: Chu Vn Tnh
Lp: CT K7

Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY
PHN VII : TNH CHN TRC
Hộp giảm tốc có cấu tạo là bộ truyền bánh nghiêng một cấp. Do có yêu cầu cao về
độ cứng vững của ổ nên ta dùng ổ đũa côn cho cả hai trục, vì giá thành ổ đắt hơn không
nhiều so với ổ bi đỡ và có độ cứng vững cao, đảm bảo đợc độ chính xác vị trí tơng đối
giữa các trục lên chi tiết quay trên trục.
ổ lăn đợc chọn theo hai chỉ tiêu:
+ Khả năng tải động nhằm đề phòng tróc rỗ bề mặt làm việc.
+ Khả năng tải tĩnh nhằm đề phòng biến dạng d.
Do ổ làm việc có số vòng quay khá lớn nên ta chọn ổ theo cả hai khả năng tải động
và tải tĩnh.
- Khả năng tải động C
d
đợc tính theo công thức:
C
d
= Q .
m
L
(VI -1)
Trong đó:
Q - tải trọng động quy ớc, kN;
L - tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay;
m = 10/3 - bậc của đờng cong mỏi khi thử về ổ lăn;
L
h
=20.10
3
- tuổi thọ của ổ tính bằng giờ ,
Xác định tải trọng động quy ớc :

Q = ( X . V .F
r
+ Y. F
a
) .k
t
.k
d
(VI -2)
F
r
, F
a
- tải trọng hớng tâm và tải trọng dọc trục;
V- hệ số kể đến vòng quay,do vòng trong quay nên: V = 1;
k
t
=1 -hệ số kể đến ảnh hởng của nhiệt độ ( = 105
0
C ) ;
k
d
=1,5 - hệ số kể đến đặc tính của tải trọng ( bảng 11. 3[II] )
X, Y - hệ số tải trọng hớng tâm và dọc trục;
- Khả năng tải tĩnh đợc tính theo công thức :
Q
t
= X
0
. F

r
+ Y
0
. F
a
(VI -3)
Trong đó:
X
0
, Y
0
hệ số tải trọng hớng tâm và hệ số tải trọng dọc trục, với ổ đũa côn một
dãy, ta có:
GVHD: Nguyn Minh Tun
SVTH: Chu Vn Tnh
Lp: CT K7